DIY 4S lítium akkumulátor BMS -sel: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Több oktatóanyagot vagy útmutatót néztem és olvastam a lítium-ion akkumulátorokról és az akkumulátorokról, de nem igazán láttam olyat, amely sok részletet tartalmazna. Kezdőként nehezen találtam jó válaszokat, ezért sok volt a próbálkozás és a hiba (és a szikra).

Amikor úgy döntöttem, hogy egy projekthez elemcsomagot építek 18650 lítium -ion cellából, szétszedtem a régi laptop akkumulátoromat, kivettem az elemeket, és fémcsíkokkal együtt forrasztottam őket egy akkumulátorcsomagba. Azonban első próbálkozásomra megtanultam, hogy ez nem olyan egyszerű. A lítium -ion akkumulátorok nem olyanok, mint a nikkel -fém -hidrid, az ólomsav vagy a nikkel -kadmium akkumulátorok. Érzékenyek a túl kisülésekre, a töltésekre és a rövidzárlatokra, és különös gondot igényelnek, nehogy túlmelegedjenek, megolvadjanak vagy felrobbanjanak.

Miért használja őket? Tényleg nagyszerűek a projektekhez, mert magasabb feszültségük van, mint más vegyszereknek, és sok energiát tartalmaznak, ami azt jelenti, hogy kevesebbet használhat belőlük, mint ha nikkelfém -hidridet vagy nikkel -kadmiumcellákat használna (csak 1,2 volt). Az elektromos szerszám akkumulátorok és az elektromos járműakkumulátorok ezért lítium -ion cellákból készülnek. Minden formában és méretben és kapacitással érkeznek. A kiváló minőségű cellák ellenállnak a 20 amper feletti kisütési sebességnek, és jól működnek több cella konfigurációban. Ezeket olcsón vagy ingyen is beszerezheti, ha körülnéz, mert nagyjából minden laptopban van egy lítium -ion akkumulátor, amit az emberek néha eldobnak, mert „halott”, de sok élet maradhat benne.

Építek egy 4S2P csomagot, amelynek 4 cellája van sorban, és 2 párhuzamosan 8 cellához. Ez 16,8 voltos teljes töltési feszültséget, névleges 14,8 voltos feszültséget és 12 voltos kisülési teljesítményt ad, és megduplázza a sorozatcellák kapacitását. Akkumulátorkezelő rendszerrel is rendelkezik, amely szükséges a cellák védelméhez és megfelelő működéséhez. Sikerült befejeznem ezt a projektet 20 dollár körül. Ráadásul sikerült!

Szóval, kezdjük el! Az általam használt anyagok linkjei szerepelni fognak.

1. lépés: Anyagok, eszközök és biztonság

A lítium -ion cellák meglehetősen ártalmatlanok, de bizonyos óvintézkedéseket meg kell tennie. Kerülje a rövidzárlatot, és legyen óvatos a forrasztópáka és a szerszámok területén.

A szerszámokhoz legalább 30 wattos forrasztópáka, digitális multiméter, kés vagy huzalcsupaszító, oldalvágó vagy öblítővágó szükséges.

Ezután néhány jó minőségű forrasztás, mint ez: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Ez az egyik legjobb, amit az elektronikában kaphat.

A többi szükséges elem természetesen néhány 18650 lítium-ion akkumulátor, vagy egy régi laptopcsomag, vagy néhány ehhez hasonló:

Ilyen tiszta nikkelcsíkok:

Akkumulátor-kezelő rendszer/tábla:

4S mérlegdugó csatlakozók:

Deans T típusú csatlakozók (vagy XT60 csatlakozók):

Egyensúlyi töltő az akkumulátor töltéséhez:

Egyéb tárgyak voltak a 18 -as méretű (1,02 mm átmérőjű), a 26 -os méretű (.40 mm átmérőjű) és a 24 -es méretű (.51 mm) huzal, maszkolószalag és vagy elektromos szalag, vagy hőre zsugorodó fólia.

2. lépés: Az akkumulátorok

Először is szüksége lesz néhány 18650 méretű lítium-ion akkumulátorra. Mivel ezt olcsón csinálom, régi laptop akkumulátorokat kerestem, és találtam egy 9 cellás Dell csomagot a takarékos raktárban, kevesebb mint 3 dollárért. Ez a csomag néhány jó minőségű vörös Sanyo márkájú cellából készült. Megnéztem az adatlapot, és eléggé szabványos 2200 mAh kapacitásúak, és 4 amper kisülési áramra vannak méretezve. Nem rossz. Igen, nagyjából halottak voltak (2 volt alatt minden cella), de sikerült újraélesztenem őket. Készítek egy másik utasítást, amely megmondja, hogyan kell ezt megtenni. Vásárolhat vadonatúj cellákat az eBay -en vagy az Amazon -on, de drágák lehetnek a jó márkák számára. Maradjon távol azoktól, amelyek 5000 vagy 9800 mAh kapacitást hirdetnek. Valószínűleg neves márkájú cellákról van szó, amelyek gyárilag megbuktak a minőségellenőrzési teszteken, és 1000 vagy akár 900 mAh kapacitásúak lehetnek. Újra márkázzák és kedvezményesen értékesítik újra. Ha régi laptop akkumulátort használt, el kell távolítania a régi csatlakozókat a terminálokról. Ehhez használja az oldalsó vágókat.

3. lépés: A cellák csatlakoztatása

Ezután szüksége van a sejtek összeragasztásának módjára. Használhat acél forrasztópofákat vagy nikkelcsíkokat. Tiszta nikkelcsíkokat használok, nem nikkelezett acélt, mert nagy áramfelvétel esetén az acél nagyobb ellenállással rendelkezik, mint a nikkel, ami hőlerakódást okozhat. Forrasztom őket a cellákhoz. Ez nem az ajánlott módszer, mert ha túl sokáig tartja a forrasztópárat a cellán, az károsítja a cellát, és elveszíti kapacitását. A legjobb módja egy ilyen célra tervezett hegesztőgép használata:

Ha azonban nem készít sok akkumulátort, és nem tudja indokolni, hogy 200 dollárt vagy többet költ egyért, a forrasztás rendben van. Csak légy óvatos.

A forrasztópákahoz legalább 30 wattos vasat és jó forrasztót ajánlok. A jó forrasztás kritikus. Ne használjon ólommentes forrasztót erre, mert magasabb az olvadási hőmérséklete. Ezenkívül a gyengébb forrasztópáka nem lesz elég forró ahhoz, hogy megfelelően rögzítse a cellákat a nikkelcsíkokhoz.

Az akkumulátor felépítéséhez 4 cellát veszünk sorba, és hozzáadunk egy párhuzamos cellát, tehát dupla feszültség és kapacitás van cellánként. Tekintse meg a fenti ábrát a cellák csatlakoztatásának módjáról. Az egyetlen korlátozó tényező az, hogy minden sejtnek azonosnak kell lennie. Még a BMS esetében is az egyenlőtlen kapacitások miatt az egyik cella egyenlőtlenül töltődne és kisülne, ami azt eredményezheti, hogy a cella és a többi gyorsabban meghibásodik. Ezért jó laptop akkumulátorokat használni, mivel mindig együtt használták őket.

A sejtek forrasztásához érdesítse fel a sejtek pozitív és negatív terminálját, és vigyen fel egy kis forrasztóanyagot. Ezután rendezze el a cellákat a soros/párhuzamos csatlakozás megfelelő sorrendjében, az ábrák szerint. Ehhez ragasztószalaggal ragasztottam össze a cellákat, de használhat elemtartókat is.

Vágja le a nikkelcsíkokat a megfelelő hosszúságra, hogy összekapcsolja a cellákat. Ehhez néhány oldalsó vágót használtam, de az ónvágó vagy a lemezlemez is működik. Vigyen forrasztóanyagot a szalag mindkét végére, és forrasztja a csíkot az akkumulátor érintkezőire. Ne tartsa túl sokáig a forrasztópáka, csak annyira, hogy megolvadjon a forrasztópáka. A zárócsatlakozások forrasztása előtt összeragasztottam a cellákat, hogy megfelelően illeszkedjenek.

4. lépés: BMS kártya és mérlegkapcsolatok

Ahhoz, hogy a legtöbbet hozza ki az akkumulátorból, és megakadályozza, hogy idő előtt meghibásodjon, hozzá kell adnunk egy módot annak biztosítására, hogy védve legyenek és megfelelően fel vannak töltve. A lítium -ion vagy polimer cellákat védeni kell az alul- vagy túlkisüléstől, ami nagyon rossz lehet. Ezt elemkezelő rendszer/tábla vagy BMS végzi. Ez egy olyan eszköz, amely egyesíti az akkumulátorok védelmét többcellás akkumulátorokhoz, mint mi. Röviden akkumulátorkezelő rendszernek vagy BMS -nek hívják. Ez egy olyan eszköz, amely megvédi a sejteket a túl- és alulkisülésektől, áramcsúcsoktól és rövidzárlatoktól. Sok különböző típusú és konfigurációjú BMS -kártya létezik a különböző cellaelrendezésekhez és alkalmazásokhoz. Egy 4S BMS kártyát használok, amely 10 amperes munkaáramra van méretezve, ami megfelel az alkalmazásomnak (100 wattos LED zseblámpa).

Csatlakoztatása egyszerű. Miután az akkumulátort összeforrasztottuk, multiméterrel meg kell mérnünk a feszültséget a sorozatcellákon. Az akkumulátor pozitív, 14,7 voltos feszültsége, 3,7 V, 7,4 V és 11,1 volt. A 4S mérlegdugóhoz 5 csatlakozó van: az egyik az akkumulátor pozitív vagy a 4. cella, a másik a negatív, az 1., a 2. és a 3. cella. Mérje meg ezeket úgy, hogy a negatív szondát a csomag negatív oldalára helyezi, és méri a csatlakozásokat. Ha mindegyik megegyezik, forraszthatja a mérlegvezetékeket minden csatlakozásról a BMS megfelelő párnáira.

26 mérőhuzalt (0,40 mm átmérőjű) használtam a mérlegcsatlakozásokhoz, és 18 méteres (1,02 mm átmérőjű) akkumulátort +/- és terhelés kimenetekhez, mivel majdnem 10 amper áramot kezelnek. Használhat kisebb vezetéket a mérlegcsatlakozásokhoz, mivel ezek alig kezelnek áramot, csak a megfelelő feszültséget a csatlakozásokból. Én azért nem mennék 26 mérő alá. Miután csatlakoztatta a csomagot, csatlakoztathatja a mérleg dugaszoló vezetékét a megfelelő akkumulátor kimenetekhez.

5. lépés: A töltés egyensúlya

Most, hogy minden csatlakoztatva van, csatlakoztathatjuk a csomagunkat a töltőhöz, és győződhetünk meg arról, hogy töltődik. Így tudhatja meg, hogy rosszak -e a kapcsolatok, mert a töltője nem töltődik, és figyelmeztet a helytelen feszültségű csatlakozásokra.

A kezdéshez szükségünk van egy egyensúlyi töltőre a lítium akkumulátorokhoz. Erre semmilyen más töltő nem fog működni, mert egyensúlyi módra van szüksége! A SkyRC iMax B6 kínai klónját használom. Nem, nem ez az igazi, de úgy találtam, hogy a másolat tökéletesen működik. Csatlakoztassa az akkumulátor pozitív és negatív vezetékét a töltőhöz. A töltőm banán dugókkal rendelkezik, Deans T típusú csatlakozóval, amely különböző csatlakozókhoz csatlakozik. Használhat alligátor klipeket vagy vezetékeket egy töltőcsatlakozóban, mint például a Deans vagy az XT60. Deans csatlakozót használok, és a mérlegelem kimenetére kötöttem. Győződjön meg arról, hogy ide csatlakoztatja a töltőt, mert a BMS -nek 12,6 voltos jelre van szüksége, hogy aktiválódjon. Ha ezt cserélhető akkumulátornak szánja, akkor a kimenetet csatlakoztassa az eszköz bármely csatlakozójához. Az enyémet ásócsatlakozókkal és Deans csatlakozóval vezetékezem, mert többnyire tartósan a projektemhez lesz rögzítve.

Lehet, hogy a töltője más, de így működik a SkyRC iMax B6 töltő nagyjából minden klónjánál. Csatlakoztassa a mérlegvezetéket a töltő 4S aljzatába. Ez csak egy módon megy végbe, és az akkumulátor pozitív és negatív oldalaira van jelölve. Csatlakoztassa a töltővezetéket, és állítsa a töltési módot „Egyensúly” -ra. Győződjön meg arról, hogy a töltő is "4S" módban van. Mivel ez egy 4400 mAh -s csomag, szeretem a töltési áramot a maximális áramérték 1/2 -re vagy kevesebbre állítani, tehát 2-2,2 amperre. 1.5 -öt használok, mert ez egy teszt. Ezek az akkumulátorok nagyjából teljesen fel vannak töltve, ezért a feszültség magas. Amikor fut, látnia kell, hogy a 4 -es sorozatú cellák egyenlő mértékben töltődnek, 0,1-0,2 volton belül. Amikor a töltés befejeződik, minden cellának azonos feszültséggel kell rendelkeznie, ami 4,2 volt. A csomagnak 16,8 voltos töltési feszültséget kell olvasnia. Névleges feszültségnél 14,8 volt (cellánként 3,7 volt). Ha először tölti, akkor az első töltésnél kezdje alacsony áramerősségű beállítással, majd emelje fel, amikor újra tölti.

6. lépés: Következtetés

Ez az! Funkcionális és megbízható lítium -ion akkumulátort készített, amely hasonló a 4S 5000 mAh LiPo csomaghoz, a költségek töredékéért! Igen, szüksége van egy töltőre, de ha egy régi laptop akkumulátora hever, néhány vezeték, töltődugó és forrasztófülek, akkor csak a BMS -re van szüksége, hogy elinduljon, ami körülbelül 10 USD vagy annál kevesebbe kerül, ha Kína. Ez körülbelül 24 USD -ba került nekem. Még olcsóbb lenne, ha mindezt Kínából kapnám, de nem akartam egy hónapot várni, amíg az alkatrészek ideérnek! A töltő, a forrasztópáka, a multiméter, a forraszanyag, a szerszámok és a vezetékek már megvoltak, így csak a következőket kellett vásárolnom:

Laptop akkumulátor

BMS tábla

Kiegyenlítő dugók

Nikkel csíkok

Olcsóbb volt, mint LiPo csomagot vásárolni, és praktikusabb volt, mert szükségem volt valamire, ami illeszkedik a projektemhez. Ráadásul szórakoztató, és rengeteget tanultam belőle!

Remélem, tetszik ez az útmutató, és legfőképpen remélem, hogy többet tud, mint az olvasás előtt. Ez az első próbálkozásom, ezért kérjük, írjon megjegyzést, és tudassa velem, hogyan sikerült, vagy jobb lehet a jövőre nézve! Köszönöm, hogy elolvasta!